10. Dự kiến cấu trúc luận văn
2.3.3. Thiết kế tình huống cho từng đơn vị kiến thức
Dựa trên sự phân tích nội dung bài học và xác định được các đơn vị kiến thức dạy, giáo viên xây dựng nhừng tình huống trên cơ sở đơn vị kiến thức đã xác định.
Trong quá trình thiết kế tình huống có vấn đề trong dạy học Sinh học, chúng tôi dựa vào một sổ căn cứ sau:
Nguyên tắc thiết kế hệ thống THCVĐ ( như đã xây dựng- xem phần 2.3)
Đọc các tài liệu có liên quan đến nội dung bài dạy, vì nội dung kiến thức trong sách giáo khoa chỉ thể hiện kiến thức cơ bản, còn những kiến thức liên quan thường ở những bài học trước.
Ví dụ ở bài : “Liên kết gen và hoán vị gen” (Sinh học 12 - Ban cơ bản), sau khi tiến hành phân tích nội dung và xác định được các đơn vị kiến thức dạy thì giáo viên tiến hành xây dựng tình huống bằng việc yêu cầu học sinh giải bài tập.
Ở phần I. Liên kết gen, giáo viên đưa ra bài tập sau: “Ở loài ruồi giấm, khi lai hai cơ thể thuần chủng thân xám, cánh dài với thân đen, cánh ngắn, tất cả các con lai F] đều có kiểu hình thân xám, cánh dài. Khi đem ruồi đực F| thân xám, cánh dài lai phân tích với ruồi cái thân đen, cánh ngắn, kiểu hình thu được ở FA là 1 thân xám, cánh dài : 1 thân đen, cánh ngắn. Hãy biện luận và giải thích kết quả của phép lai trên.”
ơ phân II. Hoán vị gen, giáo viên đưa ra bài tập sau: “Đem lai ruôi giấm thuần chùng thân xám, cánh dài với ruồi giấm thuần chủng thân đen, cánh ngẳn, ở F| thu được đồng loạt ruồi giấm thân xám, cánh dài. Khi cho
59
ruồi cái F| thân xám, cánh dài lai phân tích với ruồi đực thân đen, cánh ngắn, ở Fa thu được là 965 thân xám, cánh dài : 944 thân đen, cánh ngắn : 206 thân xám, cánh ngắn : 185 thân đen, cánh dài. Hãy biện luận và giải thích kết quả của phép lai trên."
2.3.4 Kiểm tra tình huống đã xây dựng cỏ phù hợp với mục đích, nội dung bài dạy và trình độ học tập của học sinh
Căn cứ vào mục tiêu bài dạy, chúng tôi đối chiếu với mục đích khi giải quyết tình huống để đánh giá sự phù hợp của tình huống với yêu cầu nội dung kiến thức cần chuyển tải đến học sinh. Mặt khác, chủng tôi rà soát nhừng câu hỏi sau mỗi tình huống với mục đích xây dựng câu hỏi phù hợp với trình độ học sinh, loại bỏ nhừng câu hỏi không phù hợp (quá khó hoặc quá dề hay không hướng vào mục đích khi giải quyết tình huống).
2.4. Quy trình hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống có vấn đề trong dạy học Sinh học
Trong quá trình dạy học sinh học, người giáo viên chỉ có thể tổ chức học sinh giải quyết các tình huống có vấn đề một cách có hiệu quả khi giải quyết vấn đề đó, giống như quá trình nghiên cứu khoa học. Ỏ mức độ nào đó, học sinh phải là “người nghiên cứu” đang tìm cách nhận ra và hiểu rõ vấn đề học tập nảy sinh từ một tình huống cụ thể, xác định phương hướng và cách giải quyết, trong đó có việc tự đề ra giả thuyết, từ đó phát hiện ra kiến thức mới và biết ứng dụng kiến thức vừa thu được vào giải quyết nhừng vấn đề mới.
Trong quá trình giải quyết tình huống có vấn đề, giáo viên đóng vai trò người hướng dẫn và tổ chức hoạt động tìm tòi của học sinh, giúp các em nhận ra vấn đề, xác định phương hướng giải quyết, đánh giá các giả thuyết đặt ra. Vì vậy, chúng tôi xin đưa ra quy trình dạy học sinh giải quyết tình huống có vấn đề trong dạy học sinh học
Trước hết chúng tôi thống nhất với quy trình 3 bước của tác giả Trần Bá Hoành [10, tr. 80] khi áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề đổi với cấu trúc một bài học (hoặc một phần bài học) theo sơ đồ hình 2.2.
Hình 2.2: Sơ đồ về quy trình dạy học giải quyết vấn để
(Nguồn: Đại cương phương pháp dạy học Sinh học, Trần Bá Hoành (2002))
Tuy nhiên, chúng tôi cũng nhận thấy rằng trong bước 3 khi thảo luận kết quả và đánh giá thì thực chất là đã có thể khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu nên chúng tôi gộp hai bước nhỏ trong bước 3 này thành một bước.
Tuy nhiên vai trò của giáo viên và của học sinh trong việc thực hiện các bước trên còn tùy thuộc vào mức độ của việc giải quyết tình huống có vấn đề.
2.5. Thiết kế giáo án lên lớp dạy học phần Di truyền học ở trường THPT có sử dụng tình huống có vấn đề
Bài 2. PHĨÊN MÃ VÀ DỊCH MẰ*
I. M ục tiêu
1. Kiến thức
- Nêu được khái niệm phiên mã , dịch mã .
- Trình bày và giải thích được ca chế phiên mã (tổng hợp mARN trên khuôn ADN) và cơ chế dịch mã (tổng hợp prôtêin).
- So sánh được quá trình nhân đôi của ADN (tái bản) với quá trình tổng hợp ARN (phiên mã).
- Giải thích được tính hợp lí giữa cấu trúc và chức năng của ADN trong quá trình tái bản và phiên mã.
- Giải thích được thông tin di truyền được lưu giữ trong nhân lại có thể quy định được sự tổng hợp prôtêin ở tế bào chất.
2. về k ĩ năng
- Rèn luyện cho học sinh kỹ năng quan sát, kĩ năng phân tích - tổng hợp.
- Rèn luyện cho học sinh kỹ năng thu nhận, xử lí thông tin và giải quyết vấn đề thực tiễn.
3. về thải độ
- Bồi dưỡng thế giới quan khoa học qua việc giúp người học nhận thức được sự thống nhất giữa cẩu trúc và chức năng, mối liên quan giữa các cấu trúc và các quá trình diễn ra trong tế bào.
- Tạo dựng niềm say mê, yêu thích môn sinh học.
II. Nội dung và tiến trình bài giảng
GV đặt câu hỏi kiểm tra kiến thức đã học:
“Gen là gì? Nêu vị trí, cấu trúc và vai trò của gen?
GV tạo tình huống có vấn đề bàng cách đặt ra các câu hỏi: - Nêu cẩu trúc và chức năng của ribôxôm?
- Gen nằm trong nhân tế bào nhưng quá trình tổng hợp prôtêin lại diễn ra trong tế bào chất. Vậy làm cách nào mà gen (ADN) có thể quy định trình tự các axit amin trong phân tử prôtêin?
Đây là một tình huống khó đối với học sinh vì để có thể giải quyết được tình huống này, HS phải nắm được:
- Cơ chế truyền thông tin di truyền từ gen (ADN) sang ARN, diễn ra trong nhân tế bào (quá trình phiên mã ). Sau khi được tổng hợp xong, mARN đi qua màng nhân ra tế bào chất của tế bào.
- Thông tin di truyền về chương trình sinh tổng họp prôtêin chứa trong mARN có thể được chuyển thành trình tự axit amin trong chuỗi pôlipeptit của phân tử prôtêin, diễn ra trong tế bào chất (Đây là quá trình dịch mã )
Vì vậy, để HS có thể trả lời được câu hỏi trên, GV hướng đẫn HS tìm hiểu quá trình phiên mã và dịch mã .
Giải quyết tình huống có vấn đề 1. Phiên mã
Bước ỉ. Đặt vẩn đề
GV tạo tình huống có vấn đề bằng cách đặt ra các câu hỏi:“Gen nằm trong nhân tế bào, mARN đóng vai trò truyền đạt thông tin di truyền từ nhân ra tế bào chất. Vậy bằng cách nào thông tin di truyền có thể được sao chép chính xác từ gen?”
Bước 2. Giải quyết vẩn đề
Đây là một tình huống khó đối với HS nên GV phải dẫn dắt HS giải quyết tình huống như sau:
"Nêu những thành phần của tế bào tham gia vào quá trình phiên mã ?" (Các ribônuclêôtit tự do trong môi trường nội bào, enzim A RN - pôlimeraza, gen (ADN), ATP).
GV cho HS quan sát sơ đồ quá trình phiên mã và giải thích cơ chế phiên mã gồm 3 bước: Bước 1: Khởi đầu phiên m ã , Bước 2: Kéo dài, Bước 3: Kết thúc phiên m ã .
Hình 2.3. Sơ đồ quá trình phiên mã
ĐiỂm khàri dẩu Điểm két (húc
Gea cấu uúc
w У - • I . , ARN pôüm m za п ф К Ь Й đầ|1 . .d^SS^SSSỊỊpESSS Mạch mi gốc • Kéo dài
ADN xoéa iại v •-
• K«t Uwe
ARN di hoèa tỉuah
ARN pôlimeraza чттт-'т«* » '^ Я г \ ^Лг,, Huứng pbi£n mã Ж \ ч V r _ mARN daag hìn h fhünh ADN khu ổn
Sau đó, GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi:
Phiên mã được bắt đầu ở vị trí nào trên đoạn ADN (gen)?
Tín hiệu kết thúc quá trình phiên mã như thế nào? Hiện tượng gì xảy ra khi kết thúc?
Nhận xét mối liên quan về cấu trúc của mARN và cấu trúc của gen? So sánh quá trinh tái bản ADN và quá trình sao mã (vị trí khuôn mẫu, sản phẩm, chiều tổng hợp, thành phần tham gia, nguyên tắc tổng hợp)?
HS quan sát sơ đồ hình 2.3: Quá trình phiên mã và thảo luận để trả lời •các câu hỏi trên.
GV cần lưu ý thêm cho HS, mặc dù cấu trúc và chức năng của các loại ARN có sự khác nhau nhưng quá trình tổng hợp ARN vận chuyển (tARN) và ARN ribôxôm (rARN) cũng theo cơ chế tương tự như tống hợp ARN thông tin (mARN).
GV tiếp tục đưa ra tình huống mới: "Cấu tạo của tể bào nhân thực và nhân sơ không giống nhau. Vậy phiên mã ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực là giống hay khác nhau?"
Đe giải quyết tình huống này, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: "Gen cấu trúc ờ sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thức khác nhau như thế nào?"
Đây là câu hỏi ôn lại kiến thức cũ, vì vậy HS dề dàng nêu được (các gen ở sinh vật nhân sơ và nhân thực có cấu trúc tương tự nhau, bao gồm vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc. Tuy nhiên ờ sinh vật nhân sơ lại có vùng mã hóa liên tục, trong khi đó ở sinh vật nhân thực có vùng mã hóa không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hóa axit amin là các đoạn không mã hóa axit amin)
-> Qua đó, GV hỏi : "Quá trình phiên mã ở nhân sơ và nhân thực diễn ra như thế nào?"
Với câu hỏi này, HS tích cực suy nghĩ và giải quyết được tình huống đặt ra, thấy được mARN sau phiên mã ở sinh vật nhân sơ sẽ được trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp prôtêin, còn ở tế bào nhân thực, mARN sau phiên mã phải cat bỏ các intron và nổi cac êxôn lại với nhau thành mARN trưởng thành rồi đi qua màng nhân ra tế bào chất làm khuôn để tổng hợp prôtêin.
Bước 3: Ket luận
Thông qua việc giải quyết vấn đề bằng hệ thống các câu hỏi dẫn dắt, HS nắm vững được cơ chế phiên mã ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực, cụ thể khái niệm phiên mã ; cơ chế của phiên mã , từ đó rút ra được điểm giống và khác nhau trong phiên mã ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân
65
thực. Điều quan trọng nhất là học sinh đã giải quyết được câu hỏi: "Tại sao ARN được coi là bản sao của gen?". Trên cơ sở đó, HS sẽ bước sang giải quyết vấn đề mới là Quả trình dịch m ã .
2. Dịch mã
Bước 1. Nêu vân đê
Trên cơ sở kiến thức HS đã học ở phần một, HS dễ dàng hiểu được thông tin di truyền về chương trình sinh tổng hợp prôtêin chứa trong gen đã được sao chép để tạo thành các bản sao là mARN. Như vậy, gen không trực tiếp tham gia vào quá trình tổng hợp prôtêin mà chính mARN mới trực tiếp tham gia vào quá trình dịch mã này.
Vấn đề đặt ra là: "Làm thế nào mà từ bản sao (mARN), tế bào có thể tổng hợp được prôtêin theo đúng cấu trúc được mã hóa trong gen?"
Bước 2. Giải quyết vấn đề
Đây là một vấn đề khó đối với HS nên GV phải dẫn dắt HS giải quyết như sau:
"Nêu những thành phần của tế bào tham gia vào quá trình dịch mã ?" Yêu cầu HS nêu được là các mARN, tARN, ribôxôm, enzim, ATP, axit amin.
GV cho HS quan sát sơ đồ quá trình dịch mã và giải thích cơ chế dịch mã gồm 2 bước: Bước 1: Hoạt hóa các axit min, Bước 2: Dịch mã và hình thành chuỗi pôlipeptit (hình 2.4).
Hình 2.4. Sơ đồ quả trình dịch mã
Kibõxỏíu
Cóđoil LUÒ cliúl Vi Hí p Vị tá A
О1Л1 1>UÓU£ ( A K N
Ï
c ỏ d o u t é l lUuc
I ii'ii pliáu uliò
Sau đó, GV yêu cầu HS ưầ lời các câu hỏi: - Tại sao các axit amin cần được hoạt hóa?
- Tại sao mỗi loại axit amin chỉ có thể liên kết với loại tARN tương ứng?
- Trinh bày diễn biến của quả trinh dịch mã ? (GV gợi ý HS quan sát sự tiếp xúc của ribôxôm và mARN, quá trinh kéo dài chuỗi pôlipeptit, sự kết thúc quá trình dịch mã )
- Xác định mối liên quan giữa số lượng nuclêôtit của gen, số lượng ribônuclêôtit của mARN và số axit amin trong chuỗi pôlipeptit tham gia và số axit amin trong chuỗi pôlipeptit sau khi hoàn tất quá trình dịch mã ?
67
Đây là câu hỏi tổng hợp kiến thức, để trả lời được HS phải hiếu được bản chất của vấn đề:
+ Cứ 3 nuclêôtit trên mạch gốc của gen đứng kế tiếp nhau mã hóa cho một axit amin trên chuồi pôlipeptit.
+ Bộ ba kết thúc trên mARN không mã hóa cho axit amin nào.
+ Khi kết thúc quá trình kéo dài chuỗi pôlipeptit, axit amin mở đầu bị cắt khỏi chuồi pôlipeptit vừa được tổng hợp -> hình thành chuỗi pôlipeptit hoàn chỉnh.
Qua đó, GV hướng dẫn HS xây dựng sơ đồ thể hiện mối quan hệ trên như hình 2.5.
Hình 2.5. Sơ đồ mối quan hệ về sổ lượng giữa nuclêôtit cùa gen, ribônuclêôtit của ARN và axit amin trong chuỗipôỉipeptit.
□ T ~ n □ I 1 I 1 I I T I I— n ỉ I I 11 Ị □ □ r o E r E m z m n u ỉ ] I I I I 1 ỉ ĩ ỉ □ .L I -1 n I I □ ỉ □ ỉ 1 - 1 ỉ 1 ỉ r r r T T G e n c ó N n u c le o tit —> N /6 b ộ 3 m ã hóa. m A R N c ó N /2 R ib o n u c le o tit - » N / 6 b ộ 3 Sô' a x it a m in th am g ia g iả i m ã: ( N /6 - 1) ( ^ ) ( ^ ) ( ^ ) ( ^ ) ( ^ ) S ố A x it a m in tron g c h u ỗ i p o ly p e p tit sau k h i n oàn tất
qu a trình tổn hợp: N /6 - 2
Bước 3: Kết luận
Thông qua việc giải quyết vấn đề bằng hệ thong các câu hỏi dẫn dắt, GV giúp HS rút ra được kết luận về: cơ chế của dịch mã và xây dựng được các công thức thể hiện số lượng giữa nucleotit của gen, ribonucleotit của ARN và axit amin trong chuồi polypeptit. Trên cơ sở đó, HS có tâm thế để chuyển sang vấn đề mới.
3. Mối liên hệ ÀDN - mARN - prôtêin - tính trạng
Bước 1. Đặt vấn để
GV tạo THCVĐ bằng câu hỏi sau
- Trong quá trình sinh sản, bổ mẹ chỉ truyền cho con cái vật chất di truyền là ADN và NST, nhưng tại sao lại có sự di truyền tính trạng giữa các thế hệ?
- Xây dựng sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa việc truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ ở cấp độ phân tử (ADN) vớỉ sự di truyền các tính trạng?
Buóc 2. Giải quyết vấn áề
Đây là 2 câu hỏi khái quát lại nội dung của toàn bài học. Vì vậy HS phải vận dụng các kiến thức vừa học và kiến thức của bài trước để trả lời được câu hỏi này:
- Vật chất di truyền ở mức phân tử là ADN. Vật chất này được truyền lại cho đời sau thông qua cơ chế nhân đôi.
Thông tin di truyền trong ADN gián tiếp quy định tính trạng của cơ thể thông qua cơ chế phiên mã (từ ADN sang mARN), dịch mã (từ mARN sang prôtêin) và sự biểu hiện thành các tính trạng khác nhau là do các phân tử prôtêin có cấu trúc khác nhau quy định.
Qua đó, GV hướng dẫn HS để lập sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa việc truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ ở cấp độ phân tử (ADN) với sự di truyền các tính trạng như hình 2.6.
Hình 2.6. Sơ đồ về cơ chế phân tử của hiện tượng di truyền.
Nhân đôi
Bước 3: Ket ĩuận
Qua hướng dẫn của GV, HS xây dựng được sơ đồ cơ chế phân từ của hiện tượng di truyền.
mARN --- ► Prôtêin --- ►Tính trạng Dịch mã